Il Korea Institute of Science and Technology ha sviluppato un metodo per sintetizzare polimeri basati su conduttori misti ioni-elettroni che può contribuire allo sviluppo di sensori chimici ad alte prestazioni di prossima generazione.
Un nuovo metodo permette di sintetizzare polimeri basati su conduttori misti ioni-elettroni e può contribuire allo sviluppo di sensori chimici ad alte prestazioni di prossima generazione, con possibili applicazioni in dispositivi indossabili, elettronica portatile e altri dispositivi che possono funzionare in modo affidabile in ambienti estremi.
La tecnica è stata sviluppata dal Korea Institute of Science and Technology (KIST) che ha superato le limitazioni dei conduttori polimerici esistenti. I polimeri infatti hanno guadagnato importanza in applicazioni come l’elettronica indossabile grazie alla loro flessibilità e leggerezza, ma la loro bassa conduttività elettrica resta uno svantaggio. Sebbene siano stati fatti vari sforzi di ricerca per migliorare la conduttività, ci sono ancora delle limitazioni tecniche, come la necessità di usare solventi nocivi e il degrado delle prestazioni in ambienti estremi.
Lo studio del Korea Institute of Science and Technology è stata pubblicata sulla rivista Advanced Functional Materials e riportata da Phys.org.
I ricercatori del KIST hanno introdotto gruppi pendenti ionici nella struttura del polimero per sintetizzare polimeri coniugati che possano facilmente dissolversi in solventi ecocompatibili invece che in solventi tossici. In particolare, i polimeri mostrano elevate prestazioni di rilevamento del gas in processi ecocompatibili e possono mantenere prestazioni stabili in ambienti ad alta temperatura e umidità.
Rilevamento di gas nocivi
Al centro di questa ricerca c’è lo sviluppo di un polimero coniugato basato sulla ionizzazione che è solubile in un solvente ecologico (2-metilanisolo). Mentre i polimeri conduttivi convenzionali in genere richiedono solventi tossici per dissolversi, il nuovo polimero migliora significativamente la conduttività elettrica attraverso il legame di specie ioniche e portatori di carica elettronici. Introducendo anioni (TFSI-) e cationi (IM+) nel polimero per aumentare la densità e la mobilità dei portatori di carica, il team ha massimizzato la conduttività e la stabilità. Il polimero conduttivo di tipo N sviluppato dai ricercatori, N-PBTBDTT, ha mostrato un’altissima sensibilità nel rilevamento di gas nocivi come il biossido di azoto (NO2). La sensibilità per il rilevamento di NO2 era pari al 189% e ha mostrato un’elevata capacità di rilevamento anche a una concentrazione molto bassa di 2 ppb.
Questa prestazione supera quella delle tecnologie dei sensori convenzionali e il polimero è stato anche altamente durevole in ambienti con elevata umidità dell’80 percento e alte temperature fino a 200 gradi centigradi. Ciò consente di rilevare stabilmente il gas in una varietà di ambienti estremi e si prevede che sarà ampiamente applicato a dispositivi indossabili e sensori industriali.
“I sensori sviluppati in questa ricerca vanno oltre i semplici sensori chimici e possono apportare cambiamenti rivoluzionari in varie applicazioni” afferma Jang Ji-soo, ricercatore del Korea Institute of Science and Technology.
“In particolare, può essere utilizzato come materiale salvavita per coloro che lavorano in ambienti estremi, come i vigili del fuoco che devono rilevare gas nocivi sulle scene degli incendi e i soldati esposti ad armi chimiche in tempo di guerra” affermano Junwoo Lee e Juncheol Shin, entrambi primi autori dello studio del KIST.
Foto Korea Institute of Science and Technology via Phys.org
